基于双等强度简支梁的FBG振动传感器理论研究

《基于双等强度简支梁的FBG振动传感器理论研究》是一篇探讨光纤布拉格光栅（FBG）在振动传感领域应用的学术论文。该论文针对传统振动传感器在灵敏度、精度和结构稳定性方面的不足，提出了一种基于双等强度简支梁结构的新型FBG振动传感器设计方法，旨在提高传感器的性能指标，拓展其在工程监测、结构健康诊断等领域的应用范围。

论文首先介绍了FBG传感器的基本原理及其在振动检测中的优势。FBG作为一种光学传感器，具有抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、重量轻等特点，广泛应用于结构健康监测、桥梁检测、航空航天等领域。然而，传统的FBG振动传感器在实际应用中往往存在灵敏度不足、信号漂移等问题，限制了其进一步推广。因此，如何优化FBG传感器的结构设计，提升其性能成为当前研究的重点。

为了解决上述问题，本文提出了一种基于双等强度简支梁的FBG振动传感器结构。该结构通过将FBG嵌入到两个等强度简支梁中，利用简支梁的弯曲特性来放大振动引起的应变变化，从而提高FBG的响应灵敏度。同时，双等强度简支梁的设计使得传感器在不同频率下的响应更加均匀，增强了其在复杂环境下的适用性。

在理论分析部分，论文建立了双等强度简支梁的力学模型，并推导了其在外部振动作用下的应变分布公式。通过有限元仿真验证了该模型的准确性，并分析了不同参数（如梁的长度、厚度、材料属性等）对传感器性能的影响。结果表明，双等强度简支梁结构能够有效增强FBG的应变响应，提高了传感器的灵敏度和线性范围。

此外，论文还对FBG的封装方式进行了研究，提出了适用于双等强度简支梁结构的封装方案。该方案不仅保证了FBG在结构中的稳定性和可靠性，还减少了外界环境因素对传感器性能的干扰。实验测试结果表明，采用该封装方式的FBG振动传感器在不同振动频率下的输出信号稳定，重复性良好，具备较高的测量精度。

在实验验证方面，论文搭建了实验平台，对所提出的FBG振动传感器进行了实际测试。测试内容包括不同频率和振幅下的响应特性、温度补偿效果以及长期稳定性评估。实验结果表明，该传感器在0-100Hz的频率范围内表现出良好的线性响应，最大灵敏度达到1.2 pm/με，优于传统单梁结构的FBG传感器。同时，其温度漂移较小，说明该结构在实际应用中具有较强的环境适应能力。

综上所述，《基于双等强度简支梁的FBG振动传感器理论研究》通过创新性的结构设计，提升了FBG振动传感器的性能，为后续的工程应用提供了理论依据和技术支持。该研究成果不仅丰富了FBG传感器的研究内容，也为智能监测系统的发展提供了新的思路和方法。